Wie funktioniert Epigenetik?

Unsere DNA ist extrem gross, und die meisten DNA Abschnitte, also der grösste Teil codiert für überhaupt nichts. Ein Gen, also ein codierender Abschnitt (beim Menschen häufig auch gleich mehrere Gene) kann nur dank Promotorensequenzen abgelesen werden, welche eine Andockstelle für DNA Polymerasen darstellen, welche die verschiedenen RNA's zusammensetzten (mRNA, tRNA, rRNA...) Es werden längst nicht alle Gene dauernd zu RNA übersetzt, eine Zelle hätte überhaupt nicht die Kapazitäten dazu. Die gesamte Entwicklung einer Zelle, Wachstum, Teilung, Zelltod usw. muss ja gesteuert werden, dies geschieht in erster Linie indem die verschiedenen Gene ein und ausgeschalten werden, so werden immer nur bestimmte RNA Sequenzen synthetisiert welche zu Proteinen (z.B. Enzyme) mit einer spezifischen Funktion führen.

Ganze Abschnitte der DNA, welche für viele Enzyme einer Enzymkaskade codieren könne auch langfristig abgestellt werden, so werden mit der zunehmenden Differenzierung (Spezialisierung) einer Zelle zunehmend mehr Abschnitte deaktiviert. Interessant ist, das dieses An und Abschalten von DNA Sequenzen von Enzymen gemacht werden muss, welche auch auf der DNA codiert sind, die DNA kann sich also quasi selber an und abschalten... Die Epigenetik untersucht nun (so wie ich Wikipedia interpretiere) die Vererbarkeit von Unterschieden in der Genexpression welche nicht auf die DNA an und für sich zurückzuführen sind. Aus meiner Sicht sind diese Unterschiede in der Genexpression aber auch auf der DNA codiert.

Vermutlich reicht diese Antwort nicht zu einem wirklichen Verständnis der Epigenetik, zu meinem Glück studiere ich nicht Biologie, sonst könnte ich mich jetzt was schämen... ;-)

Ganz einfach: Die DNA in jeder Zelle unseres Körpers ist absolut identisch (ausser gewisse Immunzellen). Trotzdem sind die Zellen ja ganz unterschiedlich (Hautzellen, Blut, Knochen, Muskeln etc.)

Also muss der Unterschied irgendwie darin bestehen, wie die Gene von der DNA abgelesen werden. Wie genau, das lassen wir jetzt mal beiseite in dieser Frage ;)

Also wenn sich Genetik mit der Information befasst,

dann befasst sich Epigenetik mit der Informationsumsetzung.

ok, vielleicht doch noch ein paar details:

Die DNA kodiert bekanntlich Proteine. Damit die Maschinerie, die die DNA aber abliest, überhaupt an ein bestimmtes Gen binden kann, braucht es bestimmte Faktoren. Viele Stellen der DNA sind auch durch spezielle Proteine blockiert und können nur dann abgelesen werden, wenn von aussen ein Signal kommt. Z.B. teilen die Nachbarzellen mit diesen Signalen mit, dass sich die Zelle im Gehirn befindet, das Signal wird in den Zellkern weitergeleitet und löst die Blockade von dem Gen. Dieses Gen führt dann z.b. dazu, dass sich die Zelle in eine Gehirnzelle verwandelt.

hmm ok das war vielleicht etwas wirr...

Die Epigenetik betrifft alle Vorgänge, die sich ‘epi’ - d. h. neben oder über der DNA abspielen und dazu führen, dass die codierte Information in einem Gen aktiv wird, einen bestimmten zellulären Prozess in Gang setzt, der schließlich zur Ausprägung eines bestimmten Merkmals (Phänotyps)des Individuums führt. Im weitesten Sinne gehört zu diesen Vorgängen alles, was mit Genregulation und Genexpression zu tun hat und alles, was an Stoffwechselvorgängen abläuft, damit ein bestimmter physiologischer Zustand oder eine bestimmte morphologische Strukturentsteht. Im eigentlichen Sinne beschäftigt sich die Epigenetik jedoch mit der Frage, welche Mechanismen den regulatorischen Zustand der Gene bzw. den Expressionsgrad der Geneaufrecht erhält und wie dieser Zustand von Zelle zu Zelle weitergegeben wird. Und so, wie sich die Genetik damit befasst, wie Umwelteinflüsse (wie z.B. chemische Substanzen, Strahlen) zu Mutationen in den Genen führen können, so untersucht die Epigenetik die Frage, ob Umwelteinflüsse den regulatorischen Zustand der Gene verändern können.

Wie ist es möglich, dass ein bestimmtes Gen, das z. B. in der Leber, ein Enzym produziert, ineinem anderen Organ dagegen, z. B. im Gehirn, völlig abgeschaltet ist? Oder wie wird erreicht, dass ein bestimmtes Gen unter dem Einfluss der Nahrungsaufnahme, durch körperliche Aktivität oder durch einen allergenen Reiz aktiviert wird? Zwei Mechanismen spielen hierbei eine wichtigeRolle und sind auch miteinander verknüpft: Die Struktur des Chromatins in unmittelbarerUmgebung eines Gens und der Grad der Methylierung der DNA des Gens, besonders im Bereich der Promotorregion. Zur Rolle der Chromatinstruktur gibt es viele Detailuntersuchungen. Die DNA-Methylierung bietet dagegen ein ziemlich klares Bild. Wie sie funktioniert und welche Bedeutung sie hat, ist in jedem Lehrbuch der Genetik beschrieben. Es ist wichtig zu wissen, dass eine starke Methylierung eines Gens, im Allgemeinen die Expression des Gens unterdrückt, eine geringe Methylierung dagegen das Gen aktiv hält. Als epigenetischer Mechanismus ist die DNA-Methylierung vor allem deswegen wichtig, weil der Methylierungszustand eines Gens über die Zellteilung hinweg erhalten bleibt.

verständliche Erklärungen findest du hier

http://www.geo.de/GEO/mensch/medizin/53101.html

http://www.anleger-nachrichten.de/archiv/75138-DJ-...